Tout s'additionne : une étude révèle que les produits chimiques sont toujours plus toxiques lorsqu'ils sont mélangés
La recherche montre également que le PFOA et le PFOS contribuent fortement à la toxicité
Une étude inédite a mesuré la toxicité de plusieurs types de substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS), mieux connues sous le nom de "forever chemicals", lorsqu'elles sont mélangées dans l'environnement et dans le corps humain. Bonne nouvelle : Les niveaux individuels de cytotoxicité et de neurotoxicité de la plupart des produits chimiques testés étaient relativement faibles. La mauvaise nouvelle : les produits chimiques ont agi ensemble pour rendre le mélange entier toxique.
Karla Ríos-Bonilla (à gauche), doctorante à l'université de Buffalo, et Diana Aga, directrice de l'institut RENEW de l'université de Buffalo, sont les auteurs d'une étude qui a évalué la toxicité du mélange de substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS), également connues sous le nom de "forever chemicals" (produits chimiques à vie).
Meredith Forrest Kulwicki/University at Buffalo
"Bien qu'ils soient structurellement similaires, tous les produits chimiques ne sont pas égaux - certains sont plus puissants, d'autres moins. Lorsqu'ils sont mélangés, tous les composants contribuent à la cytotoxicité et à la neurotoxicité du mélange", explique le premier auteur de l'étude, Karla Ríos-Bonilla, doctorante en chimie à l'université de Buffalo.
"Dans les essais en laboratoire que nous avons utilisés dans cette étude, la plupart des types de PFAS que nous avons testés ne semblaient pas très toxiques lorsqu'ils étaient mesurés individuellement. Cependant, lorsque vous mesurez un échantillon entier avec plusieurs PFAS, vous voyez la toxicité", ajoute le co-auteur de l'étude, Diana Aga, PhD, directrice de l'Institut RENEW, SUNY Distinguished Professor et Henry M. Woodburn Chair au Département de Chimie de l'Université de Buffalo.
Cette recherche a été menée en collaboration avec Beate Escher du Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ), à Leipzig, en Allemagne, où Ríos-Bonilla a réalisé les expériences de toxicité in vitro dans l'installation de criblage à haut débit CITEPro. L'étude a été publiée le 11 septembre dans Environmental Science and Technology, une revue de l'American Chemical Society.
L'étude est inédite en ce sens qu'elle évalue la toxicité des mélanges de PFAS. Ces composés synthétiques sont largement utilisés dans les produits de consommation - des poêles antiadhésives au maquillage - depuis des décennies, et il faut des centaines, voire des milliers d'années pour qu'ils se décomposent, si tant est qu'ils le fassent. On estime qu'ils sont présents dans au moins 45 % de l'eau potable du pays et dans le sang de pratiquement tous les Américains, et ils ont été associés au cancer et aux troubles du développement neurologique.
Au début de cette année, l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) a publié les toutes premières normes relatives à l'eau potable pour six types de PFAS. Toutefois, on estime que plus de 15 000 variétés sont présentes dans l'environnement. Seule une poignée de ces produits chimiques font l'objet de normes et sont réglementés.
"Six PFAS peuvent être réglementés parce que nous en savons beaucoup sur eux et sur leur toxicité. Malheureusement, nous ne pouvons pas réglementer les autres formes de PFAS tant que leur toxicité n'est pas connue", explique Aga, qui est l'investigateur principal de la subvention STAR de l'EPA qui a financé la recherche. "Nous devons fixer des niveaux de contamination maximum pour chaque PFAS qui soient proportionnels à leur toxicité. Pour réglementer les contaminants, il est essentiel de connaître leur puissance relative lorsqu'ils se présentent sous forme de mélanges dans l'environnement, ainsi que leurs concentrations environnementales prévues."
Les autres co-auteurs de l'UB sont G. Ekin Atilla-Gokcumen, PhD, Marjorie E. Winkler Distinguished Professor et associate chair au département de chimie, et Judith Cristobal, PhD, senior research scientist.
Mme Ríos-Bonilla bénéficie également d'une bourse d'études supérieures de l'Institut national des sciences de la santé environnementale (NIEHS) des Instituts nationaux de la santé (NIH).
Le PFOA et le PFOS sont les principaux responsables de la toxicité du mélange
Pour réaliser cette étude, les chercheurs ont créé leurs propres mélanges de PFAS, l'un représentatif du sérum sanguin d'un Américain moyen et l'autre d'échantillons d'eau de surface trouvés aux États-Unis. Ríos-Bonilla a utilisé les données des Centers for Disease Control and Prevention et de l'U.S. Geological Survey pour déterminer les taux de concentration moyens de PFAS dans le sang humain et dans l'eau de surface, respectivement.
Ils ont ensuite testé les effets de ces mélanges sur deux lignées cellulaires, l'une testant la toxicité mitochondriale et le stress oxydatif, l'autre la neurotoxicité.
Sur les 12 PFAS ajoutés au mélange d'eau, l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) - couramment utilisé dans les poêles antiadhésives et les mousses anti-incendie - était le plus cytotoxique, représentant 42 % de la cytotoxicité du mélange.
Par ailleurs, l'APFO et l'acide perfluorooctane sulfonique (PFOS) ont contribué à peu près de la même manière à la cytotoxicité (25 %) dans le test de neurotoxicité, bien qu'ils n'aient contribué au mélange qu'à hauteur de 10 et 15 % en termes de concentration, respectivement.
Le mélange sanguin contenait quatre PFAS, mais l'APFO était à nouveau le plus cytotoxique pour les deux lignées cellulaires. Bien que sa contribution molaire ne soit que de 29 %, l'APFO a déclenché 68 % de la cytotoxicité dans le test de cytotoxicité et 38 % dans le test de neurotoxicité.
Il est intéressant de noter que lorsque les chercheurs ont analysé la toxicité des extraits d'échantillons biosolides réels prélevés dans une station d'épuration municipale, des toxicités très élevées ont été observées malgré les faibles concentrations mesurées d'APFO et d'autres PFAS dans l'échantillon.
"Cela signifie qu'il y a beaucoup plus de PFAS et d'autres produits chimiques dans les biosolides, qui n'ont pas été identifiés, et qui contribuent à la toxicité des extraits observés", explique Aga.
Synergie ou additivité
L'un des objectifs des chercheurs était de déterminer si les PFAS agissent en synergie. C'est le cas lorsque l'effet combiné de deux ou plusieurs produits chimiques est supérieur à la somme des effets des produits chimiques individuels. Cependant, leurs résultats indiquent que l'effet des PFAS est additif en termes de concentration : cela signifie qu'un modèle établi de prédiction de la toxicité des mélanges peut être utilisé pour prédire l'effet combiné des mélanges.
"Étant donné que jusqu'à 12 PFAS dans les mélanges ont agi de manière additive en termes de concentration pour la cytotoxicité et la neurotoxicité spécifique, il est probable que les milliers d'autres PFAS qui sont commercialisés et utilisés agissent de la même manière", déclare Escher. "Les mélanges présentent plus de risques que les PFAS individuels. Comme ils agissent et se produisent dans des mélanges, ils devraient être réglementés en tant que tels".
Selon les chercheurs, les résultats de cette étude seront également très utiles pour évaluer l'efficacité des efforts d'assainissement. La décomposition des PFAS peut parfois créer des sous-produits nocifs qui ne peuvent pas être détectés par analyse chimique, de sorte que la mesure de la toxicité d'un échantillon après traitement peut être le seul moyen de juger de l'efficacité d'une technologie d'assainissement.
"Les tests de toxicité peuvent être un outil complémentaire lorsque la chimie analytique ne donne pas toutes les réponses, en particulier lorsque l'identité des contaminants dans le mélange est inconnue, ce qui est le cas dans de nombreux sites pollués", explique M. Aga.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Karla M. Ríos-Bonilla, Diana S. Aga, Jungeun Lee, Maria König, Weiping Qin, Judith R. Cristobal, Gunes Ekin Atilla-Gokcumen, Beate I. Escher; "Neurotoxic Effects of Mixtures of Perfluoroalkyl Substances (PFAS) at Environmental and Human Blood Concentrations"; Environmental Science & Technology, 2024-9-11
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